Reanudando mi resumen semanal sobre el congreso de gestión de agua, residuos y energía, quiero detenerme hoy en los modelos CFD (Mecánica de fluidos computacional) ya que varios de los proyectos tratados usaron esta técnica para basar su modelo teórico.
El modelo CFD
Ejemplo de aplicación CFD
Los modelos CFD eran casi desconocidos para mi hasta que dos años y medio atrás, durante mi estancia en la Universidad de Valenciennes (Francia), me recomendaron cursar una parte específica de CFD. Cualquier proyecto de CFD se combina con programas de mallado como Ansys o Gambit en los que se genera el modelo que a posteriori ha de incluirse en el CFD con las condiciones de contorno e iniciales adecuadas. Este proceso, aunque resumido en esta frase, es muy delicado y mínimos cambios pueden modificar el estudio que tenemos entre manos. Las aplicaciones son innumerables, un buen uso puede hacernos ahorrar tiempo y dinero en instalaciones, hogares, edificios…
Aplicaciones
Como ejemplo práctico de su modo de utilización quiero ejemplificarlo con un proyecto que tuve entre manos durante mi estancia en Francia. La región de Nord-Pas-de-Calais destaca por su industria ferroviaria y la ciudad de Valenciennes presume de tener uno de los primeros nuevos tranvías del mundo, es por ello que una empresa que fabrica motores eléctricos ferroviarios propuso a la Universidad la posibilidad de realizar un trabajo sobre refrigeración de este tipo de motor para tranvía. La opción que se planteó fue realizar canales cilíndricos alrededor del eje central del motor y cercanos al exterior, de esta manera el aire refrigerante se introduciría por uno de los extremos y saldría por el opuesto. La hipótesis de partida era bastante simple, usar el aire ahorraría sistemas complejos de refrigeración y los canales no restarían operabilidad. La pregunta era si este sistema podía competir con el tradicional, para ello se modeló el sistema en Gambit con las condiciones iniciales y de contorno proporcionadas por el fabricante, los resultados teóricos fueron satisfactorios. No obstante, tenían que ser contrastados experimentalmente, para lo cual se construyó una maqueta a escala con un cilindro a modo de motor con sus canales, un inyector de aire y unas lámparas de intensidad gradual que actuaban a modo de bobinas y cuyo objeto era irradiar calor al motor. A través de una cámara termográfica (técnica de la cual hablaremos mañana) comprobamos y contrastamos los resultados teóricos. Como el lector habrá comprobado, seguimos el método científico. Actualmente la Universidad continúa esta línea de investigación con los fondos de la empresa fabricante y ha obtenido resultados muy satisfactorios.
En el congreso pude presenciar la ponencia de Fernando Vega (Departamento de Química Ambiental de la Escuela Técnica de Ingeniería de Sevilla) que presentó un estudio de simulación en CFD sobre una alternativa para la reducción de emisiones contaminantes en corrientes gaseosas procedentes de centrales térmicas, a través de filtros híbridos (electrofiltro + filtro de mangas) y la inyección de sorbentes aguas arriba de estos equipos.
Los colectores híbridos son una elegante alternativa a los electrofiltros. Además, la impregnación de las mangas con sustancias sorbentes capaces de retener o transformar los gases contaminantes de la corriente efluente, tales como NOx, SOx y Hg. Los sorbentes propuestos para este fin son carbón activo, cenizas volantes y compuestos cálcicos, entre otros.
El trabajo presentado en el congreso fue, para mi, de los mejores en términos de modelado que pude ver en los tres días de congreso. La dificultad que entrañan estos proyectos hacen que valore altamente el trabajo realizado por este departamento.
No obstante, una de las preguntas al finalizar la exposición y después de darle la enhorabuena por el trabajo realizado, fue a cerca de la no experimentación al respecto. La respuesta fue la financiación. Es triste que gente tan válida y preparada no pueda refrendar sus esfuerzos académicos por falta de financiación. Sin embargo es encomiable el esfuerzo de los investigadores.
